JPH1172699A

JPH1172699A - 観察光学装置

Info

Publication number: JPH1172699A
Application number: JP24989997A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kobayashi; 秀一小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】観察者の視線を検出して自動的に観察光学系
の視度調節を行う。【解決手段】光軸上の光源４６ａと光軸から外れた光
源４６ｂ、４６ｃから順次に赤外光を発光して観察者の
眼Ｅを照明し、その反射光を開口絞り４７、結像レンズ
４８を介して受光素子４９により検出し、検出した観察
者の眼像中の瞳像から視度情報を解析し、制御回路５１
はこの視度情報を基に、ＡＶＣユニット４１を第１のア
クチュエータ５２により駆動して光軸に沿って所定量移
動する。この状態で再び視度情報を解析し、眼像中が光
の強度分布が一定になったとき、ＡＶＣユニット４１が
初期状態からそれまでに移動した距離から求めた値に基
づいて、第２のアクチュエータ５３を駆動し、画像表示
手段４４を光軸方向に移動して自動的に観察光学系の視
度調節を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特にカメラやビデ
オカメラ等のファインダとして使用する観察光学装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラやビデオカメラなどに搭載
されているファインダに観察者の眼の視度を合わせるに
は、固定されているファインダの光学系に対して観察者
の眼に合わせた視度補正レンズを付加する方式や、ファ
インダ自身が視度調節用の可動部を有し、これを観察者
が自分の眼に合うように操作する方式等が知られてい
る。

【０００３】視度補正レンズを付加して視度補正を行う
場合には、或る観察者に対して視度補正が行われたファ
インダを、別の観察者が覗くと視度が合わない可能性が
あり、更に観察者が眼鏡やコンタクトレンズを使用して
いる場合には、その状態の視度を補正する視度補正レン
ズを付加すると、眼鏡やコンタクトレンズを使用してい
ないときは視度が合わなくなる。

【０００４】また、ファインダ自体が視度調節用の可動
部を有する場合には、カメラを覗いていないときに可動
部がずれることがあり、従ってファインダを覗いたとき
に直ぐに画像を観察することができず、覗く度に可動部
を操作して視度調節を行う必要がある。

【０００５】これらの問題を解決するために、ファイン
ダの視度を自動的に観察者の視度に合わせる技術が、特
開昭６３−２０６７３１号公報や特開平６−３０１０８
１号公報に開示されている。

【０００６】図１６は第１の従来例の特開昭６３−２０
６７３１号公報に開示の観察光学装置の構成図を示し、
この装置はファインダ光学系１と眼屈折力計２から構成
されている。観察者の眼Ｅの前方にはファインダレンズ
３、ハーフミラー４が配列されて、ファインダ光学系１
が形成され、ハーフミラー４の反射方向には、ハーフミ
ラー５、ミラー６が配列されている。ミラー６の入射方
向には、観察者の瞳孔Ｐと共役なスリット７、レンズ
８、光源９が配列されていて、眼屈折力計２の送光光学
系１０が形成されている。ハーフミラー５の反射方向に
は、観察者の瞳孔Ｐと共役な２つの開口部１１ａ、１１
ｂを有するスリット１１、開口部１１ａ、１１ｂのそれ
ぞれの背後のレンズ１２ａ、１２ｂ、１個のラインセン
サ１３が順次に配列されていて、眼屈折力計２の受光光
学系１４が形成されている。

【０００７】ラインセンサ１３の出力は像間距離演算部
１４、ファインダ制御部１５、ルーペ移動部１６に順次
に接続され、ルーペ移動部１６の出力はファインダレン
ズ３の駆動部に接続されている。

【０００８】観察者の眼屈折力を測定する眼屈折力計２
の送光光学系１０において、光源９からの光束は、レン
ズ８、スリット７を通って、ファインダレンズ３のピン
ト位置F1に結像し、ミラー６、ハーフミラー５、４、フ
ァインダレンズ３を介して観察者の瞳孔Ｐ上にスリット
７の像が結像し、眼底の網膜Ｒ上に光源像９’が結像さ
れる。

【０００９】網膜Ｒ上の光源像９’はファインダレンズ
３を通り、ハーフミラー４、５にそれぞれ反射され、受
光光学系１４上のファインダレンズ３のピント位置F2に
結像し、スリット１１の２つの開口部１１ａ、１１ｂを
通過して、それぞれレンズ１２ａ、１２ｂによりライン
センサ１３上に瞳分割されて結像し、２つの光源像９
ａ’、９ｂ’を形成する。

【００１０】観察者はファインダ３を介して２つの光源
像９ａ’、９ｂ’を観察し、光源像９ａ’と９ｂ’の間
隔を像間距離演算部１４により演算し、位置F2のピント
状態を検出する。これはカメラに使用されている自動焦
点検出と同様の方法で、ファインダ制御部１５はこの検
出情報を基にして、ルーペ移動部１６によりファインダ
レンズ３を駆動して視度調節を行う。

【００１１】図１７は第２の従来例の特開平６−３０１
０８１号公報に開示のビデオカメラ等の撮像光学系の構
成図を示し、ここでは視度調節部分に関する機能だけを
説明する。この装置は物体を観察するファインダと、観
察中の観察者の眼屈折力を測定する手段とを有し、この
測定値に基づいて観察者の眼屈折力を光学的に補償する
ことにより、観察者の視力に拘らずファインダ内の像の
ぼけをなくすようにしたものである。

【００１２】光軸Ｘ上の人眼Ｅに対向する位置に、光軸
Ｘ上を駆動可能な接眼レンズ１７が配置され、接眼レン
ズ１７の後方には第１のハーフミラー１８、表示手段１
９等が配置されている。第１のハーフミラー１８の反射
方向には、第２のハーフミラー２０、遮光部材２１、結
像レンズ２２、受光素子２３が順次に配列されており、
第２のハーフミラー２０の入射方向には、波長８００〜
１２００ｎｍの赤外光を発する光源２４が配置されてい
る。

【００１３】観察者は接眼レンズ１７を通して表示手段
１９を観察する。光源２４からの光束は、第２のハーフ
ミラー２０、第１のハーフミラー１８で順次に反射さ
れ、接眼レンズ１７を通り人眼Ｅに向かって照射され
る。この照明光は人眼Ｅの瞳孔Ｐを通り網膜Ｒ上に導か
れ、網膜Ｒからの反射光は瞳孔Ｐを戻って接眼レンズ１
７側に向かう。そして、この光束の一部は接眼レンズ１
７を通り、第１のハーフミラー１８で反射され、第２の
ハーフミラー２０、結像レンズ２２を透過し、受光素子
２３に受光される。

【００１４】受光素子２３は結像レンズ２２により瞳孔
Ｐと共役関係にあるので、網膜Ｒからの反射光は受光素
子２３上に所定の広がりを有する光量分布を形成する。
また、第２のハーフミラー２０と結像レンズ２２の間に
配置された遮光部材２１により、人眼Ｅの眼屈折力に応
じて光量分布が変化するので、受光素子２３上で得られ
る瞳孔像は所定の傾きを有する光強度分布を形成する。
この傾きを近似しそれに基づいて視度を算出し、この測
定された眼屈折力情報を基に接眼レンズ１７を移動して
視度調節制御を行う。

【００１５】また、ファインダを覗いている観察者の視
線方向を検出する技術が、特開平１−２４１５１１号公
報や特開平２−５号公報に開示されている。これは、撮
影者の意志をより正確に反映した撮影を実現することを
目的としているもので、１眼レフレックスカメラやビデ
オカメラなどに、この視線方向の検出技術が搭載され商
品化されている。

【００１６】図１８はこの種の第３の従来例の視線検出
機能を搭載したビデオカメラのファインダの構成図を示
し、ここでは視線を検出する構成を説明する。人眼Ｅと
対向する位置に接眼レンズ２５が配置され、接眼レンズ
２５の近傍には、人に意識されない赤外光を発する光源
２６が配置されている。そして、接眼レンズ２５の後方
には光反射手段２７、画像表示手段２８が配列され、光
反射手段２７の反射方向には、一体とされた絞り２９、
結像レンズ３０、受光素子３１が配置されている。

【００１７】光源２６は赤外光を人眼Ｅに向かって照射
すると、人眼Ｅの表面で反射された光は接眼レンズ２５
を透過し、光反射手段２７で反射され、絞り２９、結像
レンズ３０を通り、受光素子３１上に結像し、受光素子
３１上には図１９に示すように瞳孔像Ｐ’とプルキンエ
像Ｋが形成される。視線方向の検出はこの瞳孔像Ｐ’と
プルキンエ像Ｋの位置関係などから計算により行う。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
第１の従来例の装置では、瞳分割を行って網膜Ｒ上の像
を観察しているために、眼屈折力測定を可能とする瞳位
置が眼屈折力計のスリット位置によって一義的に決まる
ことになり、観察者の人眼Ｅを特定の位置に固定しなけ
ればならないとう問題がある。

【００１９】更に、送光光学系１０と受光光学系１４の
スリット像の位置を瞳孔Ｐ上に正確に形成する必要があ
るために、装置の構成が複雑になり、また観察者の視線
方向を検出する機能を付加するためには、新たに視線方
向を検出する光学系を設ける必要があので、ファインダ
が大型化するという欠点がある。

【００２０】また、第２の従来例の装置では、視線検出
のための光学系と視度測定のための光学系が共用できる
ので、装置が大型化することはないが、観察者の視度補
正のために駆動する接眼レンズ１７の移動によって、観
察者の瞳孔Ｐと受光素子２３との光学的配置がずれてし
まい、視線検出の精度が低下するという問題が生ずる。

【００２１】更に、極度に強い近視や遠視の場合には、
網膜Ｒからの反射光が大きく発散したり又は収斂するた
めに、反射光を受光する際に受光光量が相当に低下する
という問題が生ずる。

【００２２】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
自動的に観察者の視度に調節可能な観察光学装置を提供
することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る観察光学装置は、観察者の眼を照明する
発光手段と、観察光学系と、前記発光手段による照明時
に前記観察者の眼からの反射光束を受光する受光手段と
を有し、受光した眼像を基に前記観察者の眼の視度に関
する情報を得る観察光学装置において、前記発光手段は
前記観察光学系の光軸に対して垂直方向に並ぶ２つ以上
の光源から成る光源群としたことを特徴とする。

【００２４】また、本発明に係る観察光学装置は、観察
者の眼を照明する発光手段と、観察光学系と、前記発光
手段による照明時に前記観察者の眼からの反射光束を受
光する受光手段とを有し、受光した眼像を基に前記観察
者の眼の視度に関する情報を得る観察光学装置におい
て、前記観察光学系に２つ以上の光源から成る光源群を
有し、該光源群は前記観察光学系の観察レンズの焦平面
上に位置し、前記光源群を順次に点滅して観察者の眼を
照明し、前記観察レンズの焦平面上に設けた開口絞りを
介して結像レンズにより画像検出手段上に観察者の眼像
を結像し、該画像検出手段により得た瞳像の光強度分布
と前記開口絞りの位置とから観察者の視度情報を得るこ
とを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図１５に図示の実
施例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の
構成図を示し、観察光学装置は、ビデオカメラなどのフ
ァインダである画像観察系４０と、観察者の眼Ｅの視度
を検出する視度検出系であるＡＶＣユニット４１から構
成されている。画像観察系４０において観察者の眼Ｅと
対向する位置に、画像を観察する接眼レンズ４２、片面
４３ａを赤外光反射のダイクロイックミラーとした第１
の光反射手段４３、液晶などの画像表示手段４４が順次
に配列されている。第１の光反射手段４３の反射方向に
は、ハーフミラーから成る第２の光反射手段４５が配置
され、この第２の光反射手段４５の反射方向には赤外光
を発する光源群４６が配置されている。この光源群４６
は光軸上に光源４６ａが配置され、光源４６ａを中心に
して上下方向に対称に光源４６ｂ、４６ｃが配置されて
いる。

【００２６】また、第２の光反射手段４５の透過方向に
は、眼Ｅからの光束を制限する開口絞り４７、観察者の
瞳像を結像する結像レンズ４８、二次元的に配列された
光電変換部を有し画像を検出するＣＣＤ等のエリアセン
サである受光素子４９が配列され、これらの開口絞り４
７、結像レンズ４８、受光素子４９は一体とされて、Ａ
ＶＣユニット４１が形成されている。

【００２７】受光素子４９の出力は画像解折回路５０を
介して制御回路５１に接続されており、制御回路５１の
出力は第１のアクチュエータ５２を介してＡＶＣユニッ
ト４１に接続されている。また、制御回路５１の出力は
光源群４６に接続されており、更に第２のアクチュエー
タ５３を介して画像表示手段４４に接続されている。

【００２８】光源群４６から発光した赤外光は、第２の
光反射手段４５、第１の光反射手段４３で順次に反射さ
れ、接眼レンズ４２を通り、観察者の眼Ｅに向けて照射
される。この光束は眼Ｅの表面の角膜Ｃで一部が反射さ
れ、また一部の光束は瞳孔の虹彩Ｐを通過して眼底の網
膜Ｒで反射される。これらの反射光束は接眼レンズ４２
を通り、第１の光反射手段４３により反射され、第２の
光反射手段４５まで戻ってくる。そして、戻ってきた光
束の一部は第２の光反射手段４５を透過し、ＡＶＣユニ
ット４１に入射する。

【００２９】この眼Ｅからの光束は開口絞り４７におい
て光量が制限されて、結像レンズ４８により観察者の瞳
像が受光素子４９に結像する。この得られた眼像中の瞳
像に基づいて画像解析回路５０、制御回路５１は観察者
の視度情報を解析し、この視度情報を基にして第１のア
クチュエータ５２によりＡＶＣユニット４１を駆動し
て、光軸に沿って所定距離だけ移動する。

【００３０】ＡＶＣユニット４１が所定距離移動した位
置で再び光源群４６を発光し、上述の通り観察者の瞳像
を受光素子４９に受光する。そして、画像解析回路５
０、制御回路５１は視度測定の原理に従ってこの画像を
解析し、視度情報が得られると判断した場合には、ＡＶ
Ｃユニット４１が初期状態からそれまでに移動した距離
から求めた値に基づいて第２のアクチュエータ５３を駆
動し、画像表示手段４４を光軸方向に移動してファイン
ダ４０の視度を調節する。

【００３１】図２は光軸上に位置する光源４６ａの投光
時における光路を示し、光源４６ａは接眼レンズ４２の
焦点ｆと等価位置にあるので、光源４６ａから発光した
光束は接眼レンズ４２を通って平行光となって観察者の
眼Ｅを照明する。そして、眼Ｅに入射した光束は瞳孔Ｐ
を通り網膜Ｒ上に達し、光源像４６ａ’を形成する。こ
のとき、光源４６ａから発した光束は赤外光なので観察
者はその光源像を認識することはできない。

【００３２】図３は光軸から外れた位置の光源４６ｂの
投光時における光路を示し、光源４６ｂは接眼レンズ４
２の焦平面上を距離Δｘ離れた位置に配置されており、
光源４６ｂからの光束は、次式に示すようにθだけ傾い
た状態で観察者の眼Ｅに入射する。 θ＝ｔａｎ^-1（Δｘ／ｆ）

【００３３】従って、網膜Ｒ上では光源像４６ａ’から
離れた位置に光源像４６ｂ’が形成される。制御回路５
１は３個の光源４６ａ、４６ｂ、４６ｃの点灯状態を時
間的に変化させることによって、網膜Ｒ上の光源像位置
を順次に変化させる。

【００３４】図４〜図６は受光光学系の動作の説明図を
示し、図４は観察者が正常眼の場合、図５は近視眼の場
合、図６は遠視眼の場合を示している。また、図４〜図
６の(a) は光軸上の光源３６ａが点灯した場合、(b) 、
(c) は光軸外の光源３６ｂ又は３６ｃが点灯した場合を
それぞれ表している。更に、図４〜図６のA1、B1、C1
は、観察者の眼Ｅの網膜Ｒからの反射光が受光素子４９
に至る光路を示し、光路上には接眼レンズ４２、この接
眼レンズ４２の焦点面と等価位置の開口絞り４７、結像
レンズ４８、この結像レンズ４８により瞳孔Ｐと共役関
係にある受光素子４９が順次に配列されている。また、
A2、B2、C2は受光素子４９で得られる画像を示し、観察
者の眼像Ｅ’、瞳像Ｐ’、眼Ｅの表面などで反射したプ
ルキンエ像Ｋが表示されている。更に、A3、B3、C3はこ
れら画像が得られたときのＹ断面の電気信号の出力を表
している。

【００３５】図４の観察者の眼Ｅが正常眼のときに、図
４(a) は光軸上の光源４６ａが点灯した場合を示し、網
膜Ｒ上には光軸上にある光源４６ａの光源像４６ａ’が
結像している。A1に示すように、この光源像４６ａ’が
光源となり、網膜Ｒからの光束は瞳孔Ｐを通過し、接眼
レンズ４２によって開口絞り４７上の位置４６ａ”に結
像し、結像レンズ４８を通って受光素子４９に至る。こ
の結果、網膜Ｒ上の光源像４６ａ’から発した光束は、
A2に示すように受光素子４９の瞳像Ｐ’の内部を均一に
照明する。

【００３６】これに対して、角膜Ｃなどの眼Ｅの表面で
反射された光束は、反射率が網膜Ｒでの反射率に比べて
高いので、プルキンエ像Ｋは光強度が高くなる。従っ
て、A3に示すように電気信号はプルキンエ像Ｋの部分は
出力が高く、瞳孔Ｐの内部に相当する部分は一定の光強
度分布となる。

【００３７】図４(b) 、図４(c) は光源４６ａが光源４
６ｂに切換えられた場合を示し、網膜Ｒ上には光軸から
外れた位置に光源像４６ｂ’が結像する。このために、
開口絞り４７上に集光する光束は位置４６ｂ”に移動
し、この位置４６”が開口絞り４７の開口から外れてい
ないときは、図４(b) のB1に示すような眼像Ｅ’となっ
て瞳像Ｐ’の内部は一様に照明され、B3に示すような電
気信号出力となる。

【００３８】一方、位置４６ｂ”が開口絞り４７の開口
から外れているときは、C1に示すような光路となり、C2
に示すように瞳孔Ｐの内部には網膜Ｒからの光束は全く
入射しない。このために、電気信号出力はC3に示すよう
になって、瞳像Ｐ’の内部は暗くなる。

【００３９】このように、観察者の網膜Ｒから反射して
きた光束が接眼レンズ４２を通り集光する位置に、所定
の大きさの開口を有する開口絞り４７を配置することに
より、点灯する光源４６ａ〜４６ｃを変化させて、網膜
Ｒ上を移動した光源像からの光束を受光素子４９で受光
すると、瞳像Ｐ’内が均一に照明されているか、又は一
様に暗くなっているかの何れかになる。

【００４０】図５は観察者の眼Ｅが近視眼の場合を示
し、図５(a) は光軸上の光源４６ａが点灯したとき、図
５(b) 、図５(c) は光軸から外れた光源４６ｂ又は４６
ｃが点灯したときを表している。

【００４１】この場合は、網膜Ｒ上の光源像４６ａ’、
４６ｂ’からの光束は、接眼レンズ４２と開口絞り４７
の間の位置４６ａ”、４６ｂ”に集光する。従って、図
５(a) の場合は、A1に示すように発散光束として開口絞
り４７、結像レンズ４８を通り、受光素子４９上に結像
し、A2に示すように瞳像Ｐ’の内部を照明し、A3に示す
ような電気信号を出力する。

【００４２】一方、図５(b) 、図５(c) の場合は、B1、
C1に示すように発光する光源４６ａが光源４６ｂ又は４
６ｃに変化することによって、集光する位置は光軸上の
４６ａ”から光軸から外れた４６ｂ”に変化する。この
ために、B2に示すように受光素子４９上の瞳像Ｐ’の内
部の光強度は、光束が遮光される側から徐々に弱くなっ
てゆき、B3に示すような電気信号出力となる。そして、
C2に示すように光束が開口絞り４７に全く遮光された場
合には、C3に示すような電気信号出力となる。

【００４３】このように、開口絞り４７に対して網膜Ｒ
からの反射光が眼Ｅ寄りに集光する場合には、光軸から
離れた光源４６ｂ、４６ｃを点灯することにより、図５
(c)の状態にならない限り、光量分布が一様でないこと
が分かる。

【００４４】図６は観察者の眼Ｅが遠視眼の場合を示
し、図６(a) は光軸上の光源４６ａが点灯したとき、図
６(b) 、図６(c) は光軸から外れた光源４６ｂ又は４６
ｃが点灯したときを表している。

【００４５】この場合は、A1、B1、C1に示すように網膜
Ｒ上の照射部分の４６ａ’、４６ｂ’からの光束は、開
口絞り４７と受光素子４９の間の図示しない位置４６
ａ”、４６ｂ”に集光するので、収束光束として開口絞
り４７、結像レンズ４８を通り、光源４６ａからの光束
の場合は受光素子４９上の瞳像Ｐ’はA2に示すように照
明され、A3に示すような電気出力信号となる。

【００４６】従って、近視眼のときと同様に、光源４６
ａ〜４６ｃを変化させることにより、集光位置が４６
ａ”から４６ｂ”に移動すると、B2に示すように受光素
子４９上の瞳像Ｐ’の内部の光強度は、光束が遮光され
る側から弱くなり一様でない光量分布となり、B3に示す
ような電気出力信号となる。ただし、網膜Ｒ上の光源像
３６ｂ’の移動方向と、瞳像Ｐ’内の強度が弱くなる方
向は、近視眼のときと反対になる。また、光源４６ｂか
らの光束が開口絞り４７で遮光されたときは、C2、C3に
示すような瞳像Ｐ’と電気信号出力になる。

【００４７】このようにして、光源の変化に伴う瞳像
Ｐ’の内部の光強度分布の変化の仕方によって、観察者
の眼Ｅが正視眼、近視眼、遠視眼の何れかであるかを判
別することが可能となる。

【００４８】次に、定量的に視度を測定する方法は、開
口絞り４７が接眼レンズ４２の焦点に位置している状態
で、観察者の眼Ｅが近視眼である場合には、光源群４６
から発光し網膜Ｒで反射した赤外光は、開口絞り４７に
対して接眼レンズ４８寄りに集光する。従って、光源４
６ａ、４６ｂ、４６ｃと順次に切換えることにより、受
光素子４９上の瞳像Ｐ’の光量分布も変化するので、こ
の光量分布から近視眼と判断することができる。

【００４９】即ち、開口絞り４７を光軸に沿って集光点
方向に移動し、その都度受光素子４９上の光量分布を測
定し、光量分布が図４(a) のA3に示すように正視眼の状
態になるまでＡＶＣユニット４１を移動し、瞳像Ｐ’の
内部が均一に照明されるようになったときに、開口絞り
４７の移動量を調べて視度を計測する。

【００５０】制御回路５１はこの視度計測を行い、その
計測した視度を基に第２のアクチュエータ５３に信号を
送り、表示手段４４を駆動して観察者の眼Ｅにファイン
ダの視度を合わせる。なお、遠視眼の場合は上述と逆の
動作を行えばよい。

【００５１】図７は視度測定のアルゴリズムのフローチ
ャート図を示し、制御回路５１はカメラ側の図示しない
制御回路からの視度検出開始の命令により、視度測定動
作を開始するようになっている。

【００５２】ステップS1で、カメラ側の制御回路からの
視度検出開始の信号を制御回路５１が検知し、視度測定
を開始する。ステップS2で、ＡＶＣユニット４１を測定
のための初期状態位置に動かす。即ち、本実施例の場合
は接眼レンズ４２の焦点位置に開口絞り４７がくるよう
に移動する。ステップS3で、光源群４６の各光源４６ａ
〜４６ｃを点灯して、それぞれの画像を取り込む。ステ
ップS4で取り込み画像を確認して、ステップS3で取り込
んだ画像中に瞳像Ｐ’があるかなどの必要なデータが得
られているかをチェックし、必要なデータが得られてい
ないときは画像を取り直す。

【００５３】ステップS5において、ステップS4で取り込
んだ画像中の瞳像Ｐ’の光強度分布を解析して調べ、ス
テップS6でその均一性を検討する。そして、瞳像Ｐ’の
光強度分布が不均一の場合はステップS7、S8に移行し、
近視方向か遠視方向かを判断し、第１のアクチュエータ
５２によりＡＶＣユニット４１を移動して、再度画像の
取り込みを行う。

【００５４】また、瞳像Ｐ’の光強度分布が均一であっ
た場合には、ステップS9でＡＶＣユニット４１の位置を
確認する。ステップS10 で、ＡＶＣユニット４１のリセ
ット時における位置と正常眼と判断した位置とを比較
し、視度情報に関連する値を算出する。ステップS11
で、表示手段４４を光軸方向に移動する第２のアクチュ
エータ５３を駆動し、ステップS10 で算出した視度にフ
ァインダを調節する。そして、ステップS12 で視度調節
を終了する。

【００５５】このように、カメラ側の制御回路により視
度検出開始信号を検知して視度測定を行うのではなく、
観察者がファインダを覗いていることを検知して自動的
にカメラ側から信号を発するようにしてもよく、観察者
がファインダを覗きながら視度を合わせる際に信号を発
するようにしてもよい。

【００５６】また、ＡＶＣユニット４１のリセット位置
は、開口絞り４７を接眼レンズ４２の焦平面上に設定し
て、観察者の眼Ｅが無限遠を見ている状態を基準とした
が、例えば観測者がｌｍ手前の観察装置の虚像を見てい
る状態を基準としてリセット位置を設定し、それを基準
として観察者の眼Ｅが近視か遠視かを判断するための視
度測定を行ってもよい。

【００５７】また、ＡＶＣユニット４１を駆動する第１
のアクチュエータ５２と、表示手段４４を駆動してファ
インダの視度を調節する第２のアクチュエータ５３とを
使用したが、１個のアクチュエータにより駆動力を切換
えて使用するように構成してもよく、２個のアクチュエ
ータ５２、５３が連動して作動するように構成してもよ
い。

【００５８】また、ＡＶＣユニット４１が光軸方向に移
動する移動量に応じて視度調節を行っているので、移動
量の範囲によって視度測定の範囲が限定されてしまう
が、その場合でも先の第２の従来例による瞳像Ｐ’中の
光強度分布から直接視度を求める方法と、本実施例によ
る移動量に基づいて視度を調節する方法とを併用すれ
ば、測定の範囲が広がりかつ精度の高い測定を行うこと
ができる。

【００５９】また、眼Ｅを照明するための光源群４６は
３個で構成したが、光軸に対して垂直方向に分布する光
源群４６であれば、その数については特に限定する必要
はない。更に、光源群４６中の光源４６ａ〜４６ｃを切
換えて眼Ｅを照明したが、反射鏡などを用いて単一光源
の光路を変えて発光位置を変化させるようにしてもよ
い。

【００６０】また、本実施例ではＡＶＣユニット４１の
位置から観察者の視度に関する情報を得るためには、瞳
像Ｐ’の内部が均一になったときのＡＶＣユニット４１
の位置を求める必要があるが、この位置を知るためにＡ
ＶＣユニット４１に位置センサを取り付け、その結果を
制御回路５１に送るようにしてもよく、第１のアクチュ
エータ５２を電気的なパルスにより駆動するように構成
し、駆動時におけるパルス数を計数してその位置を知る
ようにすることもできる。

【００６１】本実施例では、受光素子４９としてエリア
センサを用いて、得られた眼像Ｅ’から瞳孔Ｐ位置など
を検出しているので、画像内に眼像Ｅ’が形成されてい
る限り視度の検出を行うことができ、眼Ｅの位置に対し
て自由度が増加する。

【００６２】図８は第２の実施例の構成図を示し、第１
の実施例に視線方向の検出機能を付加したものである。
本実施例では、視度測定を行う第１の画像解析回路５４
と、視線方向を検出する第２の画像解析回路５５とが分
離して配置されており、第２の画像解析回路５５の出力
は図示しないカメラ側の制御回路に接続されている。そ
の他の構成は第１の実施例と同様であるが、本実施例で
はＡＶＣユニット４１と光源群４６は、視度検出機能と
同時に視線方向検出機能も兼ね備えている。

【００６３】視度測定は第１の実施例と同様に行い、Ａ
ＶＣユニット４１の移動量からファインダを覗く観察者
の視度を測定している。従って、視度測定時にはＡＶＣ
ユニット４１が光軸に沿って移動しているので、受光素
子４９と観察者の眼Ｅとの結像関係がずれてしまう。こ
のために、視度測定後に視線検出を行う際に、受光素子
４９と観察者の眼Ｅとの光学的な位置関係を元に戻して
おく必要がある。

【００６４】受光素子４９と観察者の瞳孔Ｐとが共役関
係にある場合には、図９に示すような観察者の眼像Ｅ’
が受光素子４９上に取り込まれると、眼像Ｅ’と共に観
察者の瞳像Ｐ’及びプルキンエ像Ｋが表示される。図９
は光源群４６の光軸上に位置する光源４６ａが発光した
ときの画像で、この画像を第２の画像検出解析回路５５
により解析して観察者の視線方向を検出する。なお、こ
の具体的な検出方法については、特開平２−５号公報等
に開示されている。

【００６５】図１０は視度検出から視線検出までのアル
ゴリズムのフローチャート図である。ステップS21 で制
御回路５１は、図示しないカメラ側の制御回路による視
度検出開始の信号により視度検出を開始する。ステップ
S22 で、図７に示したアルゴリズムに従って観察者の視
度測定を行う。ステップS23 で、第２のアクチュエータ
５３を駆動して、ステップS22 の視度測定で得られた値
に視度を調節する。ステップS24 で視度測定を完了し、
一連の視度調節動作を終了する。

【００６６】ステップS25 で、カメラ側の制御回路によ
る視線検出モード切換信号により、視線検出の位置に設
定を切換える。ステップS26 で、ＡＶＣユニット４１を
視線検出可能な位置に移動して、ＡＶＣユニット４１の
位置をリセットする。ステップS27 で上述のアルゴリズ
ムにより視度検出から視線方向検出に切換えて視線検出
を開始する。視線検出は第２の画像解析回路５５を基に
して行い、その情報をカメラ側の制御回路に送る。

【００６７】図１１は第３の実施例の構成図を示し、第
２の実施例では視度検出の光源群４６を視線検出のため
の光源として共用したが、本実施例では観察者の眼Ｅと
接眼レンズ４２との間に視線検出用光源５６が設置され
ている。その他は図８と同様なので、その説明は省略す
る。また、視度調節後に必ず視線検出モードに移行する
のではなく、カメラ側の制御回路からの信号により切換
えるようにしてもよい。

【００６８】本実施例では、視度検出用の第１の画像解
析回路５４と視線検出用の第２の画像解析回路５５を別
回路とし、第１の画像解析回路５４を制御回路５１と電
気的に接続し、第２の画像解析回路５５は図示しないカ
メラ側の制御回路と電気的に接続されているが、第１の
画像解析回路５４と第２の画像解析回路５５を一体とし
てもよく、またカメラ側の制御回路等にこの機能を組み
込んでも支障はない。

【００６９】図１２は第４の実施例の構成図を示し、カ
メラなどのファインダ光学系を表している。観察者は図
示しない対物レンズを介して、カメラのピント板５７に
形成される像を接眼レンズ４２を通して観察するように
なっている。接眼レンズ４２の近傍に観察者に意識され
ない赤外光を発光する視線検出用光源５８が配置され、
光源５８はカメラ側の制御回路又は制御回路５１に電気
的に接続されている。また、第２のアクチュエータ５３
は第１、第２の実施例の場合にはファインダの視度調節
のために、表示手段４４を光軸方向に移動する機能を有
していたが、本実施例では接眼レンズ４２を駆動する機
能を有している。その他の構成は、第２の実施例と同様
であり、説明は省略する。

【００７０】また、視度検出については、第１の実施例
と同様にＡＶＣユニット４１の移動量に応じて行い、そ
の結果に基づいて制御回路５１からの信号により第２の
アクチュエータ５３が駆動されて、視度が観察者の眼Ｅ
に適合するようになっている。

【００７１】図１３は視度検出のアルゴリズムのフロー
チャート図である。ステップS31 で、カメラ側の制御回
路からの視度検出開始信号により視度検出を開始する。
ステップS32 でＡＶＣユニット４１、接眼レンズ４２を
リセットして測定の初期状態に移動する。ステップS33
で、視度検出のための光源群４６を点灯し、眼Ｅの瞳像
Ｐ’を取り込む。ステップS34 で取り込んだ画像の確認
を行い、必要な情報が欠落している場合には再度画像の
取り込みを行う。

【００７２】ステップS35 で取り込んだ瞳像Ｐ’を解析
し、ステップS36 で画像中の瞳像Ｐ’の光強度分布を調
べる。均一であれば次のステップS37 に進み、不均一と
判断すればステップS38 、S39 に進み、ＡＶＣユニット
４１の移動方向を解析し、第１のアクチュエータ５２に
よりＡＶＣユニット４１を駆動し、再度画像の取り込み
を行う。

【００７３】ステップS37 で、ＡＶＣユニット４１の移
動した位置を記憶する。ステップS40 で、ステップS36
で記憶した光量が均一になるＡＶＣユニット４１の位置
と、リセット状態におけるＡＶＣユニット４１の移動量
とから観察者の視度情報を得る。ステップS41 で検知さ
れた視度情報を基にして、第２のアクチュエータ５３を
駆動して接眼レンズ４２を移動し、ファインダの視度を
調節する。そして、ステップS42 で一連の視度調節を完
了する。

【００７４】ステップS43 で、カメラ側の視線検出開始
信号で視線検知のための位置設定を行う。ステップS44
で、第２のアクチュエータ５３の移動量に応じて第１の
アクチュエータ５２を駆動し、受光素子４９と眼Ｅとが
共役関係になるようにする。ステップS45 で視線検知を
開始する。

【００７５】図１４は第５の実施例の構成図を示し、第
４の実施例と同様の位置に形成されたピント板５７の像
を観察するためのファインダを表している。このファイ
ンダは自動視度測定機能と視線方向検出機能とを兼ね備
えており、その構成は図１２と同様なので、説明は省略
する。

【００７６】図１５は視度検出のアルゴリズムのフロー
チャート図を示す。ステップS51 で、カメラ側の制御回
路からの視度検出開始信号により視度検出を開始する。
ステップS52 で、ＡＶＣユニット４１、接眼レンズ４２
をリセットして測定の初期状態に移動する。ステップS5
3 で、視度検出のための光源群４６を点灯し、眼Ｅの瞳
像Ｐ’を取り込む。ステップS54 で取り込んだ画像の確
認を行い、必要な情報が欠落していた場合には再度画像
の取り込みを行う。

【００７７】ステップS55 で取り込んだ瞳像Ｐ’を解析
し、ステップS56 で画像中の瞳像Ｐ’の光強度分布を調
べる。均一であればそのまま次のステップS57 に進み、
不均一と判断すればステップS58 、S59 に進み、再度画
像の取り込みを行う。ここで、瞳像Ｐ’の光強度分布が
不均一の場合には、第２のアクチュエータ５３を駆動し
接眼レンズ４２を移動する。そして、ステップS57 で一
連の視度調節を完了する。

【００７８】ステップS60 で、カメラ側の視線検出開始
信号で視線検出のための位置設定を行う。ステップS61
で第２のアクチュエータ５３の移動量に応じて第１のア
クチュエータ５２の移動量を決定する。ステップS62
で、第１のアクチュエータ５２を駆動し、ステップS61
で決定した移動量に応じて、観察者の眼Ｅと受光素子４
９が共役関係になるように調節する。ステップS63 で、
視線検出を行う光学系の位置設定を終了する。ステップ
S64 で視線検出を開始する。

【００７９】これらの第４、第５の実施例においては、
第２のアクチュエータ５３の位置を確認する必要がある
が、この位置の検出に当っては、位置検出用の位置セン
サを設けてその出力を制御回路５１に送るようにしても
よいし、第２のアクチュエータ５３の駆動を電気的なパ
ルスにより行い、その駆動パルス数を計数することによ
り、第２のアクチュエータ５３の位置を確認してもよ
く、第２のアクチュエータ５３の位置によって視線検出
用の光学系を駆動するようにすれば、同様の効果を得る
ことができる。

【００８０】また、本実施例では視線検出用の光源が眼
Ｅと接眼レンズ４２の間にある場合を示したが、第２の
実施例と同様に視度調節用の光源と共用するようにして
もよい。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る観察光
学装置は、観察光学系の光軸に垂直な方向に２個以上の
光源を並べて観察者の眼を照明するようにしたことによ
り、観察者が観察光学系を覗く際に、観察者の眼の位置
に対して自由度を有する状態で、観察者が意識すること
なく自動的に観察者の視度に観察光学系を調節すること
ができ、更に観察者の視線も検出可能な自動視度調節を
備えた観察光学系とすることができる。

【００８２】また、本発明に係る観察光学装置は、観察
レンズの焦平面上に光源群を配置し、光源群を順次に点
滅させながら観察者の眼を照明し、同じく観察レンズの
焦平面上の開口絞りを介して、結像レンズにより画像検
出手段に観察者の眼像を結像し、得られた瞳像Ｐ’の光
強度分布と開口絞りの位置とから観察者の視度情報を得
ることにより、観察者が観察レンズを覗く際に、観察者
の眼の位置に対して自由度を有する状態で、観察者が意
識することなく自動的に観察者の視度に観察光学系を調
節することができ、更に観察者の視線も検出可能な自動
視度調節を備えた観察光学系とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成図である。

【図２】光源の投光状態の説明図である。

【図３】光源の投光状態の説明図である。

【図４】正視眼の受光光学系の説明図である。

【図５】近視眼の受光光学系の説明図である。

【図６】遠視眼の受光光学系の説明図である。

【図７】アルゴリズムのフローチャート図である。

【図８】第２の実施例の構成図である。

【図９】視線検出時の瞳像Ｐ’の説明図である。

【図１０】アルゴリズムのフローチャート図である。

【図１１】第３の実施例の構成図である。

【図１２】第４の実施例の構成図である。

【図１３】アルゴリズムのフローチャート図である。

【図１４】第５の実施例の構成図である。

【図１５】アルゴリズムのフローチャート図である。

【図１６】第１の従来例の構成図である。

【図１７】第２の従来例の構成図である。

【図１８】第３の従来例の構成図である。

【図１９】瞳孔の説明図である。

【符号の説明】

４０観察光学系４１ＡＶＣユニット４２接眼レンズ４３、４５光反射手段４４画像表示手段４６、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、５６、５８光源４７開口絞り４８結像レンズ４９受光素子５０、５４、５５画像解析回路５１制御回路５２、５３アクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察者の眼を照明する発光手段と、観察
光学系と、前記発光手段による照明時に前記観察者の眼
からの反射光束を受光する受光手段とを有し、受光した
眼像を基に前記観察者の眼の視度に関する情報を得る観
察光学装置において、前記発光手段は前記観察光学系の
光軸に対して垂直方向に並ぶ２つ以上の光源から成る光
源群としたことを特徴とする観察光学装置。
【請求項２】前記光源群は赤外光を発光する請求項１
に記載の観察光学装置。
【請求項３】前記光源群は光軸を中心として対称に配
置した請求項１又は２に記載の観察光学装置。
【請求項４】前記光源群は前記観察者の眼と前記光源
の間にある前記観察光学系の観察レンズの焦平面上に配
置した請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の観察
光学装置。
【請求項５】前記受光手段は二次元的に配列した光電
変換部を有する受光素子とし、該受光素子に眼像を結像
する結像レンズと開口絞りを前記観察光学系に配置し、
前記受光素子と前記結像レンズと前記開口絞りを光軸方
向に移動する移動手段を備えた請求項１〜４の何れか１
つの請求項に記載の観察光学装置。
【請求項６】前記光源群は時間により選択的に点灯す
る光源とし、前記受光手段は前記光源群の異なる点灯状
態における観察者の眼像を受光する受光素子とし、該受
光素子により受光した眼像を解析する解析手段と、該解
析手段の解析結果を基に前記移動手段を制御する制御手
段とを有する請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載
の観察光学装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記受光素子上で得た
観察者の眼像中の瞳像の光強度分布によって前記移動手
段の位置を制御する請求項６に記載の観察光学装置。
【請求項８】前記観察光学系の観察レンズにより観察
対象物を観察するための光路と前記光源群による赤外光
光路とを分岐する第１の光反射手段を有すると共に、該
第１の光反射手段と前記光源群の間に設けた前記光源群
から眼方向に向く光路と眼からの反射光を前記受光手段
で受光する光路とを分岐する第２の光反射手段を有する
請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載の観察光学装
置。
【請求項９】開口絞りを前記第２の光反射手段により
分岐した一方の光路上に配置し、観察者の眼と前記光源
群の間の前記観察レンズの焦平面に等価な位置を含む光
軸上を前記移動手段により移動可能とした請求項８に記
載の観察光学装置。
【請求項１０】前記移動手段の移動した場所を検知す
る場所検知手段を有する請求項６に記載の観察光学装
置。
【請求項１１】前記場所検知手段により得た前記移動
手段の場所と前記焦平面に等価な位置の間の距離を基に
して観察者の視度に関する情報を算出する算出手段と、
前記観察光学系の視度を観察者の視度に調節する調節手
段と、該調節手段を前記算出手段が算出した結果を基に
制御する制御手段とを有する請求項１０に記載の観察光
学装置。
【請求項１２】前記受光手段により得た観察者の眼像
から観察者の視線方向を検出する請求項１〜１１の何れ
か１つの請求項に記載の観察光学装置。
【請求項１３】観察者の眼と前記観察光学系の観察レ
ンズの間に第２の光源を配置し、該第２の光源を発光し
て前記受光手段で受光した観察者の眼像から観察者の視
線方向を検出する請求項１〜１２の何れか１つの請求項
に記載の観察光学装置。
【請求項１４】請求項１〜１３の何れか１つの請求項
に記載の観察光学装置を有する光学機器。
【請求項１５】観察者の眼を照明する発光手段と、観
察光学系と、前記発光手段による照明時に前記観察者の
眼からの反射光束を受光する受光手段とを有し、受光し
た眼像を基に前記観察者の眼の視度に関する情報を得る
観察光学装置において、前記観察光学系に２つ以上の光
源から成る光源群を有し、該光源群は前記観察光学系の
観察レンズの焦平面上に位置し、前記光源群を順次に点
滅して観察者の眼を照明し、前記観察レンズの焦平面上
に設けた開口絞りを介して結像レンズにより画像検出手
段上に観察者の眼像を結像し、該画像検出手段により得
た瞳像の光強度分布と前記開口絞りの位置とから観察者
の視度情報を得ることを特徴とする観察光学装置。
【請求項１６】前記視度情報を基に前記観察光学系の
視度を調節する請求項１５に記載の観察光学装置。
【請求項１７】観察者が観察する観察対象物を光軸方
向に移動して視度を調節する請求項１６に記載の観察光
学装置。
【請求項１８】観察者が観察する観察対象物と観察者
との間に配置した前記観察光学系の一部又は全部を光軸
方向に動かして視度を調節する請求項１６に記載の観察
光学装置。
【請求項１９】前記光源群を発光して前記画像検出手
段で検出した観察者の眼の画像情報から観察者の視線方
向を得る請求項１５〜１８の何れか１つの請求項に記載
の観察光学装置。
【請求項２０】観察者の眼と前記観察レンズの間に第
２の光源を有し、該第２の光源による照明時に前記画像
検出手段から得た画像を基に観察者の眼の視線方向を得
る請求項１５〜１８の何れか１つの請求項に記載の観察
光学装置。
【請求項２１】請求項１５〜２０の何れか１つの請求
項に記載の観察光学装置を有する光学機器。